Ergonomie du dégivrage aéronautique en nacelles ouvertes
par
Tiphaine LE FLOCH
MÉMOIRE PAR ARTICLE PRÉSENTÉ À L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE
SUPÉRIEURE COMME EXIGENCE PARTIELLE À L’OBTENTION DE LA
MAÎTRISE AVEC MÉMOIRE EN GÉNIE DES RISQUES DE SANTÉ ET
DE SÉCURITÉ DU TRAVAIL
M. Sc. A.
MONTRÉAL, LE 14 JUIN 2018
ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE
UNIVERSITÉ DU QUÉBEC
©Tous droits réservés
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PRÉSENTATION DU JURY CE MÉMOIRE A ÉTÉ ÉVALUÉ PAR UN JURY COMPOSÉ DE :
Mme Sylvie Nadeau, directrice de mémoire
Département de génie mécanique à l’École de technologie supérieure
M. François Morency, codirecteur de mémoire
Département de génie mécanique à l’École de technologie supérieure
M. Kurt Landau, codirecteur de mémoire
Département de génie mécanique à l’École de technologie supérieure
Institut für Arbeitswissenschaft der Technische Universität Darmstadt Arbeitswissenschaft
M. Christian Belleau, président du jury
Département de génie mécanique à l’École de technologie supérieure
M. Louis Rivest, membre du jury
Département de génie de la production automatisée à l’École de technologie supérieure
IL A FAIT L’OBJET D’UNE SOUTENANCE DEVANT JURY ET PUBLIC LE 7 JUIN 2018
REMERCIEMENTS
Tout d’abord, je suis très reconnaissante envers Madame Sylvie Nadeau, ma directrice, ainsi que mes codirecteurs, Monsieur Kurt Landau et Monsieur François Morency. Je tiens à les remercier pour leur soutien, leurs nombreux conseils ainsi que de m’avoir fait part de leurs connaissances et de leur large expérience professionnelle, que je pourrai mettre en œuvre tout au long de ma carrière professionnelle.
D’autre part, je remercie le département en Ergonomie, Design et Ingénierie Mécanique (EDIM) de l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) en France pour m’avoir permis de réaliser cette maîtrise en double diplôme d’ingénieur ainsi que mon enseignant suiveur, Monsieur Morad Mahdjoub.
Je remercie avec beaucoup de reconnaissances les nombreux organismes français et canadiens qui m’ont très largement soutenus financièrement dans la réalisation de ce mémoire. En effet, le soutien financier des organismes français de la Région Bourgogne-Franche-Comté, la fondation de l’UTBM, le Centre Régional des Œuvres Universitaires et Scolaires de Besançon et la ville de Saint-Jean-Trolimon m’ont permis de vivre cette expérience unique à l’internationale. De plus, l’École de technologie supérieure (ÉTS) de Montréal m’a également attribué une bourse et le support financier offert à Madame Sylvie Nadeau par le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada a permis de couvrir les frais directs de ces travaux de recherche.
Je tiens également à remercier les responsables ainsi que les employés de l’entreprise de dégivrage partenaire, sans qui ce mémoire n’aurait pu être réalisé.
Enfin, un grand merci à ma famille et particulièrement à mon compagnon Corentin Bourgeois, pour leurs précieux soutiens et nombreux encouragements.
ERGONOMIE DU DEGIVRAGE AERONAUTIQUE EN NACELLES OUVERTES Tiphaine LE FLOCH
RÉSUMÉ
Indispensables pour assurer la sécurité aérienne au décollage, les techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes mettent quotidiennement en danger leur santé et leur sécurité. Pourtant, au meilleur de notre connaissance, l’équipe de recherche en sécurité du travail (ÉREST) est la principale équipe à avoir publiée sur cette thématique, en relevant notamment que les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes ont exprimé être plus fatigués que ceux en nacelles fermées.
L’objectif de ce mémoire est d’étudier l’ergonomie physique des techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes. Pour ce faire, une revue critique de littérature a permis de contextualiser la situation de travail étudiée et de choisir une méthode de traitement de données cardiaques. Par ailleurs, une étude de terrain dans un aéroport canadien durant la saison hivernale 2016-2017 auprès de 12 techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes a permis d’enregistrer 15h52 de vidéo, de données physiologiques et météorologiques.
Les résultats de cette recherche ont permis une première identification des causes de fatigue physique telles que la réalisation des tâches d’aspersion de liquide anti/dégivrant, le contrôle spécial au sol, le contrôle tactile et le déplacement de la nacelle et du camion. Par ailleurs, ces résultats nous ont permis d’estimer la durée de récupération physique, une fois le travail de dégivrage en nacelles ouvertes achevé.
Il serait intéressant de mener une étude semblable auprès d’une population de techniciens du dégivrage plus importante et au sein de centres de dégivrage d’autres aéroports, soumis à différents facteurs de stress afin de couvrir au mieux l’entièreté des causes possibles.
Mots clés : Anti/dégivrage, sécurité aérienne, ergonomie, fréquence cardiaque, fatigue physique
ERGONOMICS OF AERONAUTICAL DEICING IN OPEN-BASKETS Tiphaine LE FLOCH
ABSTRACT
Mandatory to insure the air safety during take-off, aircraft deicing technicians in open-baskets endangers their health and safety on a daily basis. To the best of our knowledge, the ÉREST research team is the main team that has published a few studies focused on that topic. Their previous results highlight the fact that open-baskets technicians expressed being physically more tired than technicians in closed-baskets.
The objective of this thesis is to study the physical ergonomics of open-baskets deicing technicians. To do so, a critical literature review allowed us to contextualize the studied working situation and to choose a model of cardiac’s data processing. Furthermore, a field study was conduct in a Canadian airport during the winter season 2016-2017 which involved 12 open-baskets deicing technicians. This study allowed us to record 15h52 of videos, physiological and meteorological data.
The results of this study allowed a first identification of fatigue’s factors such as the realization of aspersion tasks of anti/deicing liquid, special ground control, tactile control and moving the basket and the truck. Besides, a first estimation of the prescribed physical recovery break was done.
It would be interesting to conduct a similar study including a more important population of deicing technicians and from diverse deicing centres. Indeed, this would allow the study of different stress factors and to cover, as best as possible, the entirety of possible causes.
TABLE DES MATIÈRES
Page
INTRODUCTION ...1
CHAPITRE 1 REVUE CRITIQUE DE LITTÉRATURE ...5
1.1 Critères de sélection de l’information ...5
1.2 Situer le sujet ...7
1.2.1 Croissance du trafic aérien ... 7
1.2.2 Formation de glace ... 7
1.2.3 Obligations légales ... 7
1.2.4 Cibler notre étude sur les techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes ... 8
1.3 Identifier les risques et les facteurs de stress au travail des techniciens du dégivrage ..8
1.3.1 La communication entre les acteurs ... 9
1.3.2 Organisation du travail ... 10
1.3.3 Environnement de travail ... 11
1.3.3.1 Exposition aux liquides dégivrants/antigivrants ... 11
1.3.3.2 Niveau sonore élevé ... 11
1.3.3.3 Niveaux d’éclairage insuffisants ... 12
1.3.3.4 Refroidissement éolien... 12
1.3.3.5 Vibrations ... 13
1.3.3.6 Les équipements de protections individuelles et outils de travail ... 14
1.3.4 Facteurs de stress technologiques ... 14
1.4 La charge de travail et l’astreinte ...15
1.5 Les symptômes de fatigue ...16
1.5.1 Symptômes de fatigue physiologiques ... 16
1.5.1.1 Limites d’astreinte cardiaque ... 16
1.5.1.2 Définir les limites de l’activité musculaire et biomécanique ... 21
1.5.2 Symptômes de fatigue psychophysiques ... 22
1.6 Estimer la durée de récupération ...23
1.7 Question de recherche et hypothèses ...24
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE...27
2.1 Méthodologie générale du mémoire ...27
2.2 Aspects éthiques de la recherche ...28
2.3 Collecte et traitement des données ...28
2.3.1 Lieu et période de mesures ... 28
2.3.2 Taille et type d’échantillon ... 29
2.3.3 Observations directes et indirectes du travail ... 30
2.3.3.1 Observations directes ... 31
2.3.3.2 Observations indirectes ... 31
2.3.3.3 Codage de l’activité de dégivrage à partir des vidéos ... 32
2.3.4 Recueil de données physiologiques ... 35
2.3.4.1 Équipements ... 35
2.3.4.2 Traitement des données ... 36
2.3.5 Entrevues semi-dirigées individuelles ... 37
2.3.6 Recueil de données environnementales ... 37
2.3.6.1 Données météorologiques de l’aéroport ... 38
2.3.6.2 Données issues de la station météorologique de l’ÉTS ... 38
2.3.6.3 Regroupement et traitement des données ... 39
CHAPITRE 3 IDENTIFICATION OF PHYSICALLY FATIGUING TASKS PERFORMED DURING AIRCRAFT OPEN-BASKET DEICING ACTIVITIES...41
3.1 Introduction ...42
3.2 Methodology ...44
3.2.1 Population and variables studied ... 44
3.2.2 Data collection ... 45
3.2.3 Data processing ... 47
3.3 Results ...48
3.3.1 Integration of the cardiac signal limits ... 48
3.3.2 Work-period analysis ... 50
3.3.3 Identification of tasks during which HR is greater than SSL ... 51
3.3.4 Measurement of the absolute cardiac cost per task ... 52
3.4 Discussion ...54
3.5 Conclusion ...56
3.6 Acknowledgments...57
3.7 References ...57
CHAPITRE 4 ANALYSES COMPLEMENTAIRES ...59
4.1 Influence des facteurs de stress ergonomiques et sécuritaires ...59
4.1.1 Nombre de techniciens du dégivrage affectés par avion ... 59
4.1.2 Conditions météorologiques et modèles d’avions ... 61
4.1.2.1 Validité des données météorologiques ... 61
4.1.2.2 Modèles d’avions ... 67
4.2 Durée de récupération cardiaque ...69
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ...73
ANNEXE I LISTE DES PUBLICATIONS ET PREUVE DE SOUMISSION ...77
ANNEXE II CONFÉRENCE GFA 2018 ...81
ANNEXE III DIAPORAMA GFA 2018 ...89
ANNEXE IV SYSTÈME DE TRAVAIL HOMME – MACHINE EN NACELLES OUVERTES ...97
ANNEXE V TABLEAUX REFROIDISSEMENT ÉOLIEN ...99
ANNEXE VI DÉTAILS DES ÉPI ET DESCRIPTION DES CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DES BUSES DE DÉGIVRAGE ...101
ANNEXE VII CERTIFICAT D’ÉTHIQUE DÉLIVRÉ PAR L’ÉTS ...103
ANNEXE VIII QUESTIONNAIRE COMPLÉTÉ LORS D’ENTREVUES SEMI-DIRIGÉES ...105
ANNEXE IX ÉVALUATION DE LA CHARGE DE TRAVAIL...107
ANNEXE X MARGES D’ERREUR ...111
LISTE DES TABLEAUX
Page Tableau 2.1 Synthèse des résultats obtenus auprès des participants comparés aux
résultats attendus initialement tiré de (Nadeau et al., 2017) ...30 Tableau 2.2 Liste et code numérique des 22 tâches observables réalisées en
nacelles ouvertes tiré de (Landau et al., 2017) ...33 Tableau 2.3 Classification des modèles d’avions dégivrés fournie par l’entreprise
de dégivrage tiré de (Nadeau et al., 2017) ...34 Tableau 2.4 Regroupement des participants selon les conditions météo et leur
sexe tiré de (Nadeau et al., 2017) ...39 Tableau 3.1 Mean, maximum and minimum values of the personal characteristics
of the participants ...44 Tableau 3.2 List and numerical code of the 22, observable open-basket tasks
presented in the research of (Landau et al., 2017) ...45 Tableau 3.3 Cardiac strain limits greater than the resting heart rate as proposed
by (Frimat et al., 1989) ...48 Tableau 3.4 Resting heart rate (RHR) and steady state (SSL), as well as the
absolute error calculated for each of the 12 participants ...50 Tableau 3.5 Results in percentages of time during which the heart rate for all
participants is greater than the RHR and SSL ...51 Tableau 3.6 Comparison of the mean absolute cardiac costs for open-basket
deicing tasks, based on the limit of cardiac strain according to (Frimat et al., 1989) (on n = 25 936s of data analysed for the 12
LISTE DES FIGURES
Page Figure 1.1 Schéma représentatif de l'organisation de la revue critique de
littérature, adapté de (Rohmert et al., 1973) ...6 Figure 2.1 Détail des étapes de la méthodologie générale du mémoire ...27 Figure 3.1 Heart rate graph of deicing technician O7, deicing CRJ9 airplane ...49 Figure 3.2 Distribution of tasks for which the heart rate is greater than SSL,
expressed in seconds (heart rate of 12 participants > SSL during
n = 2 397 seconds) ...51 Figure 4.1 Distribution du pourcentage de temps médian pendant lequel la
fréquence cardiaque est supérieure à la SSL selon le nombre de
techniciens du dégivrage par avion adaptée de (Nadeau et al., 2017) ...60 Figure 4.2 Représentation graphique de la température moyenne mesurée
pendant la durée du dégivrage pour O4 tirée de (Nadeau et al., 2017) ...63 Figure 4.3 Représentation graphique de la température moyenne mesurée
pendant la durée du dégivrage pour O6 tirée de (Nadeau et al., 2017) ...63 Figure 4.4 Représentation graphique de la vitesse du vent moyenne mesurée
pendant la durée du dégivrage pour O4 tirée de (Nadeau et al., 2017) ...64 Figure 4.5 Représentation graphique de la vitesse du vent moyenne mesurée
pendant la durée du dégivrage pour O6 tirée de (Nadeau et al., 2017) ...65 Figure 4.6 Distribution du pourcentage du temps médian pendant lequel la
fréquence cardiaque est supérieure à la SSL selon les modèles d’avions et les conditions météorologiques, adaptée de
(Le Floch et al., 2018) ...68 Figure 4.7 Distribution de la durée médiane de récupération cardiaque réelle et
LISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES ET ACRONYMES CCA Coût cardiaque absolu
CCHST Centre canadien d’hygiène et de sécurité du travail CDT Charge de travail
CÉR Comité d’éthique et de la recherche avec participants humains
CNESST Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail EASA Agence européenne de la sécurité aérienne (European aviation safety agency) EDIM Département en ergonomie, design et ingénierie mécanique
ÉPI Équipement de protection individuelle ÉREST Équipe de recherche en sécurité du travail ÉTS École de technologie supérieure
FAA Administration fédérale de l’aviation des États-Unis (Federal aviation
administration)
FC Fréquence cardiaque (Heart rate) GfA Gesellschaft für Arbeitswissenschaft
IATA Association internationale du transport aérien (International air transport
association)
INRS Institut national de la recherche et de la sécurité en France IRSST Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et sécurité du travail ISO Organisation internationale de normalisation
RHR Fréquence cardiaque de repos (Resting heart rate) SSL Fréquence cardiaque à l’équilibre (Steady state limit) OACI Organisation de l’aviation civile internationale
LISTE DES SYMBOLES ET UNITÉS DE MESURE UNITÉS GÉOMÉTRIQUES Longueur m mètre km kilomètre UNITÉS DE MASSE kg kilogramme g gramme UNITÉS DE VOLUME L litre mL millilitre UNITÉS MÉCANIQUES Vitesse
m/s mètre par seconde km/h kilomètre par heure Accélération
m/s² mètre par seconde carré UNITÉS CALORIFIQUE
Température
°C degré Celsius Densité de flux Thermique W/m2 watt par mètre carré
UNITÉS DE TEMPS Temps h heure min minute s secondes Fréquence Hz hertz
Bpm battement cardiaque par
minute UNITÉS D’ÉNERGIE Énergie kJ kilojoule Puissance W watt
INTRODUCTION
Dans un contexte de mondialisation, le nombre de passagers dans l’aviation civile est en pleine croissance (International Air Transport Association, 2016). D’autre part, durant la saison hivernale, l’hémisphère nord est exposé à d’importantes précipitations et des températures inférieures à 0°C, favorisant notamment la formation de glace sur les surfaces extérieures des avions (Nadeau & Morency, 2017). Or, la présence de glace sur les avions modifie leur aérodynamisme et les conséquences peuvent être fatales au moment du décollage (Brown, 2011). Au Canada, nous pouvons citer comme exemple le tragique accident de l’avion Fokker F-28 d’Air Ontario à Dryden en 1989. Comme présentée par la commission d’enquête (Moshansky, 1992), l’un des actes dangereux identifiés lors de l’écrasement de cet avion, est l’absence d’activité de dégivrage au sol des ailes de l’avion au moment du décollage. Face aux lourdes conséquences de cet accident, Transport Canada a par la suite clairement défini et renforcé son cadre légal au travers la règlementation de l’aviation canadienne concernant notamment les procédures de dégivrage d’avions. Il est désormais obligatoire pour les compagnies aériennes de procéder au dégivrage des surfaces critiques des avions ainsi que de former du personnel aux activités de dégivrage au sol et en vol (Transport Canada, 2015). Ce mémoire ne porte que sur les procédures de dégivrage au sol des avions.
Les techniques utilisées pour dégivrer au sol les surfaces extérieures des avions peuvent être thermiques (e.g. : infrarouge) ou chimiques. Ce mémoire porte sur les techniques de dégivrage chimiques, essentiellement assurées par l’utilisation de solutions glycolées. Ces activités consistent dans un premier temps à enlever le givre des surfaces de l’avion grâce à l’application d’un liquide dégivrant sous-pression de couleur orange (appelé liquide de type 1). Puis, dans un deuxième temps, il s’agit de protéger les surfaces externes des avions grâce à l’application d’un liquide antigivrant de couleur verte (appelé liquide de type 4). Ces liquides sont contenus et chauffés dans les citernes des camions de dégivrage. Ces activités de dégivrage au sol peuvent être effectuées par les compagnies aériennes elles-mêmes, ou ces dernières peuvent également faire appel à des entreprises spécialisées dans le dégivrage aéronautique. Dans les deux cas, ces activités peuvent être réalisées à la porte d’embarquement ou au sein d’une
entreprise de dégivrage centralisée, accolée aux pistes de décollage de l’aéroport. Ce mémoire porte spécifiquement sur les activités de dégivrage au sein d’une entreprise de dégivrage centralisée.
Les activités de dégivrage sont réalisées à partir des camions de dégivrage, se déplaçant autour des avions et dotés de nacelles, ouvertes ou fermées. Nous appelons les techniciens du dégivrage, les travailleurs en charge des activités de dégivrage au sol, assurant l’absence de glace avant le décollage et contrôlant la complétion du dégivrage par contact visuel et tactile (Sierra et al., 2006). La santé et la sécurité de ces travailleurs, impliqués dans ces activités de dégivrage d’avions au sol, sont également à considérer. En effet, au Québec nous pouvons citer comme exemple le tragique accident d’un Boeing 747 de Royal Air Maroc survenu à l’aéroport de Mirabel à Montréal en 1995 lors d’une activité de dégivrage au sol. D’après le rapport d’enquête (Bureau de la sécurité des transports du Canada, 1995) l’avion a commencé à rouler avant que les activités de dégivrage au sol ne soient terminées. Cet accident a entraîné la mort de trois techniciens du dégivrage et blessé deux conducteurs de camion de dégivrage. Il s’agit donc d’un secteur à risque. Plus précisément, les techniciens du dégivrage sont exposés aux risques de chutes de hauteur, aux éclaboussures de liquide dégivrant et antigivrant, aux risques de glissements, de collisions avec des avions, d’aspiration par les moteurs, aux risques liés à l’environnement (e.g. froid), aux lésions musculosquelettiques, à la fatigue ou encore aux risques liés à la pression temporelle (Nadeau & Morency, 2017). Il est donc impératif d’y mener des études afin d’améliorer la santé et la sécurité de ces travailleurs et ceci tout en considérant plus largement la sécurité aérienne. Au meilleur de notre connaissance, l’équipe de recherche en sécurité du travail (ÉREST) de l’ÉTS est la principale équipe de recherche à avoir réalisé et publié les résultats d’études centrées sur le génie des facteurs humains dans le dégivrage aéronautique. Ce mémoire fait donc partie intégrante d’un ensemble d’études menées depuis plus de cinq ans autour de cette thématique.
Les études de cette équipe de recherche sur le facteur humain visent notamment à faire une description de la charge de travail liée aux activités de dégivrage d’avions. La charge de travail fait référence aux exigences physiques et cognitives d’un travail donné, soumis aux facteurs
de stress combinés. Lors d’une précédente étude d’observations du travail de dégivrage d’avions au sol (Torres, Morency, & Nadeau, 2013), treize facteurs de stress ont été relevés tels que les facteurs organisationnels (heure travail/repos, rémunération, programme de formation), les facteurs technologiques (cabine fermée/ouverte, équipement de dégivrage, flexibilité des activités), les facteurs économiques (quantité de liquide pulvérisé, temps de cycle, coût des équipements de dégivrage) et enfin les facteurs ergonomiques et sécuritaires (environnement de travail, communication, travail d’équipe, fatigue et charge de travail). Les techniciens du dégivrage sont exposés, sans distinction interpersonnelle entre eux, simultanément à plusieurs de ces exigences, ce qui aboutit à un stress combiné. Or, lorsque la charge de travail et les facteurs de stress exogènes au système de travail sont trop importants, le travailleur atteint un état de fatigue. Les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes ont exprimé que le niveau de fatigue et la charge de travail perçue physiquement en nacelles ouvertes étaient supérieurs à ceux mesurés en nacelles fermées (Torres, Nadeau, & Morency, 2016).
D’après ces constatations, ce projet de recherche vise à étudier le facteur humain des travailleurs associés aux activités de dégivrage d’avions au sol en nacelles ouvertes. Plus particulièrement, cette recherche ne traitera pas de la fatigue cognitive, mais sera axée sur l’étude ergonomique de la fatigue physique auprès d’une population de techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes au Canada. Les retombées de cette étude permettront d’identifier des pistes d’améliorations pour la santé et la sécurité de ces travailleurs, et par conséquent plus largement sur la sécurité aérienne.
L’objectif général de cette étude est d’améliorer l’ergonomie physique des techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes. Afin de répondre à cet objectif général, voici les objectifs spécifiques :
1) Contextualiser la situation de travail du dégivrage en nacelles ouvertes ;
2) Choisir une méthode de traitement des données permettant d’identifier les causes de fatigue exprimée et d’estimer la durée de récupération nécessaire une fois le travail de dégivrage achevé ;
3) Identifier les tâches ayant une influence sur la fatigue physique des techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes ;
4) Identifier les facteurs de stress ergonomiques et sécuritaires ayant une influence sur la fatigue physique des techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes ;
5) Estimer la durée de récupération nécessaire une fois le travail de dégivrage en nacelles ouvertes achevé.
Pour atteindre ces cinq objectifs spécifiques précédemment cités, une étude de terrain a été réalisée au sein d’une entreprise du dégivrage d’avions au sol, centralisée, auprès d’une population de techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes dans la province de Québec, au Canada.
Les résultats de recherche du mémoire ont été soumis dans un article de revue (CHAPITRE 3) dans International Journal of Industrial Ergonomics le 24 avril 2018, dont la preuve de soumission est présentée (Voir ANNEXE I, Figure-A I-1). Ces résultats de recherche ont également été publiés dans un article de conférence (Le Floch, Nadeau, Landau, & Morency, 2018) (Voir ANNEXE II), et par ailleurs présentés à la 64e conférence Frühjahrskongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft (GfA) à Francfort en Allemagne en 2018 (Voir ANNEXE III). La liste des publications autour de cette thématique auxquelles l’auteur de ce mémoire a participé à l’élaboration est présentée en (Voir ANNEXE I).
Le premier chapitre répond aux objectifs spécifiques 1 et 2 à partir d’une revue de littérature sur le contexte de la situation de travail étudiée et les principales méthodes d’analyse de la fatigue physique au travail. Le deuxième chapitre porte sur la méthodologie utilisée pour recueillir les données sur l’étude de terrain et traiter ces données. Le chapitre 3 est composé de l’article soumis dans International Journal of Industrial Ergonomics le 24 avril 2018. Dans ce chapitre les résultats de l’objectif spécifique 3 y sont présentés et discutés. Le quatrième chapitre présentera et discutera les résultats des objectifs spécifiques 4 et 5. Enfin une conclusion synthétisera les résultats obtenus et les recommandations pour de futures études pouvant être poursuivies autour de cette thématique.
CHAPITRE 1
REVUE CRITIQUE DE LITTÉRATURE
Comme présentée en introduction, la revue critique de littérature répond aux objectifs spécifiques suivants :
1) Contextualiser la situation de travail du dégivrage en nacelles ouvertes ;
2) Choisir une méthode de traitement des données permettant d’identifier les causes de fatigue exprimée et d’estimer la durée de récupération nécessaire une fois le travail de dégivrage achevé.
1.1 Critères de sélection de l’information
Cette revue a été effectuée selon l’effet boule de neige en consultant des bases de données interdisciplinaires (Compendex, Inspec, Scopus et Espace ÉTS); la bibliothèque BiblioÉTS; des sites internet canadiens (Centre canadien d’hygiène et de sécurité du travail [CCHST], Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail [CNESST], Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et sécurité du travail [IRSST], Transport Canada et Environnement Canada); des sites internet européens et internationaux (Agence européenne de la sécurité aérienne [EASA], Association internationale du transport aérien [IATA], Organisation internationale de normalisation [ISO], Organisation de l’aviation civile internationale [OACI]), et des sites internet d’autres pays (Administration fédérale de l’aviation des États-Unis [FAA], Institut national de recherche et de sécurité en France [INRS]). Les mots clés suivants, principalement en anglais, mais également en français, nous ont permis de saturer la littérature sur ces sujets en lien avec notre étude : Aircraft/airplane,
ergonomics, ground de-icing/deicing, anti-icing, heart rate, heart rate variability, variability, cardiac rate, cardiac stress, cardiac strain, cardiac recovery time. Cette revue critique de
littérature s’est centrée sur les dix-huit dernières années (2000 - 2018). Cependant, il existe un nombre peu important de publications concernant l’analyse physiologique de la fatigue physique des dégivreurs d’avions en nacelle ouverte. Nous avons donc dû nous référer à un certain nombre d’articles clés, plus anciens, provenant d’autres secteurs de l’activité humaine.
C’est le cas notamment des rapports d’enquêtes d’accidents ou des publications présentant des méthodes d’analyse du signal cardiaque.
La revue de littérature s’appuie sur le concept général de la fatigue et de la récupération au travail proposé par (Rohmert, Laurig, Philipp, & Luczak, 1973) et illustré de façon simplifiée en Figure 1.1.
Figure 1.1 Schéma représentatif de l'organisation de la revue critique de littérature, adapté de (Rohmert et al., 1973)
Comme illustré en Figure 1.1, l’objectif 1 sera tout d’abord atteint en caractérisant la situation de travail étudiée. Puis, nous allons présenter les principaux facteurs de stress exogènes à la situation de travail, ce qui nous permettra en troisième partie de déterminer la charge de travail à laquelle sont soumis les travailleurs. L’objectif 2 sera complété à partir d’une quatrième partie, dans laquelle nous allons présenter les méthodes d’analyse des symptômes de fatigue avant de présenter en dernière partie les méthodes utilisées afin d’estimer la durée de récupération.
1.2 Situer le sujet
1.2.1 Croissance du trafic aérien
Dans le monde, tel que relevé par l’International Air Transport Association (IATA), le trafic aérien civil est en pleine croissance. En effet, le nombre de passagers en plus entre 2012 et 2013 était de + 5,3%. La tendance est confirmée par l’IATA avec un nombre de passagers de + 4,9% entre 2015 et 2016 (IATA, 2016). En Amérique du Nord, d’après l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI), le trafic aérien civil international a augmenté de 3,5% entre 2015 et 2016. De plus, il s’agit du plus grand marché intérieur au monde avec une croissance de près de 4,9% sur la même année (OACI, 2017).
1.2.2 Formation de glace
En saison hivernale, l’hémisphère nord est exposé à des températures négatives et d’importantes précipitations. Ces facteurs contribuent notamment à l’accumulation de neige et l’apparition de pluie verglaçante, formant de la glace sur les surfaces des avions (Morinière, Morency, & Nadeau, 2014). Cette glace entraîne une modification de l’aérodynamisme de l’avion, et présente un risque d’accident important causé par le décrochage des dits avions au décollage (Brown, 2011).
1.2.3 Obligations légales
Afin de réduire le risque causé par la présence de glace sur les avions au moment du décollage, le Règlement de l’aviation canadienne (Transport Canada, 2015) précise un certain nombre d’exigences des systèmes de gestion de la sécurité telles que :
• L’obligation de dégivrer les surfaces critiques des avions: ailes, gouvernes, rotors, hélices, stabilisateurs, plans fixes verticaux ou toutes autres surfaces stabilisatrices de l’aéronef, ainsi que de la partie supérieure du fuselage dans le cas des aéronefs avec moteurs montés à l’arrière ;
1.2.4 Cibler notre étude sur les techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes
Notre étude s’intéressera spécifiquement aux techniques de dégivrage au sol, centrées sur l’utilisation de produits dégivrant et antigivrant avant le décollage des avions. Ces activités font partie du domaine de la maintenance (Aventin, Morency, & Nadeau, 2015). De plus, comme rappelé par la Federal Aviation Administration aux États-Unis (FAA) dans un rapport technique de 2006, ce sont les techniciens du dégivrage qui sont les travailleurs en charge des activités de dégivrage au sol, par contact visuel et tactile, afin d’assurer l’absence de glace avant le décollage (Sierra et al., 2006).
1.3 Identifier les risques et les facteurs de stress au travail des techniciens du dégivrage
Une revue bibliographique a été réalisée entre 2000 et 2012, centrée sur les activités de travail des techniciens du dégivrage au sol par (Mounet, Morency, & Nadeau, 2013). Ces derniers ont identifié l’ensemble des risques à la santé et la sécurité documentés auxquels les techniciens du dégivrage étaient exposés.
Ces études ont été complétées par (Nadeau & Morency, 2017) en s’appuyant sur une large littérature interdisciplinaire entre 2009 et 2014 dans le but de recueillir des connaissances sur le facteur humain dans le domaine de la maintenance aéronautique et plus particulièrement les activités de dégivrage au sol des avions. En effet, ils ont notamment relevé qu’il s’agit d’un secteur à risques d’accidents en identifiant les principaux risques tels que les chutes de hauteur, les éclaboussures de liquide dégivrant et antigivrant, les risques de glissements, de collisions avec des avions, l’aspiration par les moteurs, les risques liés à l’environnement (e.g. froid), les lésions musculosquelettiques, la fatigue ou encore les risques liés à la pression temporelle.
(Torres et al., 2013) ont par ailleurs réalisé une observation de l’activité de dégivrage au sol ce qui leur ont permis d’identifier et d’organiser en quatre catégories, les facteurs influençant les performances au travail des techniciens du dégivrage au sol, encore appelés facteurs de stress
par (Helbig & Rohmert, 2011). Treize facteurs ont été relevés tels que les facteurs organisationnels (heure travail/repos, rémunération, programme de formation), les facteurs technologiques (cabine fermée/ouverte, équipement de dégivrage, flexibilité des activités de travail), les facteurs économiques (quantité de liquide pulvérisé, temps de cycle, coût des équipements de dégivrage) et enfin les facteurs ergonomiques et sécuritaires (environnement de travail, communication, travail d’équipe, fatigue et charge de travail). Les techniciens du dégivrage sont exposés, sans distinction interpersonnelle entre eux, simultanément à plusieurs de ces exigences, ce qui aboutit à un stress combiné, parfois difficile à maîtriser.
Nous nous sommes intéressés essentiellement à l’influence des facteurs de stress ergonomiques et sécuritaires sur la performance au travail des techniciens du dégivrage, dont voici la synthèse des études réalisées sur ce sujet jusqu’à ce jour, dans les sections suivantes (Voir 1.3.1 à 1.3.3). L’influence de certains facteurs de stress technologiques sera détaillée dans la section (Voir 1.3.4).
1.3.1 La communication entre les acteurs
À partir d’une revue littéraire centrée sur la terminologie ainsi qu’une observation de l’activité de dégivrage au sol dans sa globalité (Günebak, Nadeau, Morency, & Sträter 2016) ont conclu que ce procédé, eus égard aux communications entre les différents acteurs, était un système socio-technique complexe. En effet, l’étude met en avant qu’il s’agit d’un système complexe, car il y a deux langues de communication impliquant la présence de deux fois plus de codes et de langages techniques. De plus, ce système est composé d’un ensemble de composants agissants en interactions pour atteindre un même but, mais ce système est complexe, car dynamique et il présente des dangers potentiels. (Landau, Nadeau, Le Floch, & Morency, 2017) ont par ailleurs décrit l’activité de dégivrage en nacelles ouvertes et répertorié toutes les interactions macroscopiques homme-machine-système (Voir ANNEXE IV, Figure-A IV-1).
De plus (Günebak, Nadeau, Morency, & Sträter, 2015) se sont appuyés sur un rapport de la European Aviation Safety Agency (EASA) pour présenter les problèmes de communication
comme l’une des causes d’incidents et d’accidents les plus fréquentes dans les activités de dégivrage et d’antigivrage. Cela représenterait entre 25% et 30% de l’ensemble des incidents et accidents durant l’année 2009. Une des raisons avancées dans l’étude serait que les procédures de communication dans le dégivrage au sol ne sont pas normalisées internationalement, mais l’équipe de dégivrage doit suivre des règles différentes, instaurées par diverses organisations. (Günebak et al., 2015) concluent qu’il est nécessaire qu’il y ait d’autres investigations pour approfondir le sujet de la communication au sein des équipes de dégivrage.
1.3.2 Organisation du travail
Les informations qui suivent dans cette partie ont été obtenues auprès de l’entreprise qui a accepté d’être étudiée. Ces données concernent seulement cette entreprise. Le personnel de dégivrage au sol est réparti sur la journée par quart de travail, du matin (5h-14h) ou du soir (14h-23h). Ces horaires peuvent être amenés à être modifiés selon l’importance du trafic aérien et selon l’évolution des conditions météorologiques. Une équipe réduite de nuit (23h-5h) peut également être en poste, afin de répondre aux besoins de l’aéroport. De plus, cette activité de dégivrage est saisonnière, car la période d’activité la plus importante se déroule entre le 1er décembre et le 31 mars environ, selon les évolutions météorologiques chaque année. Ce travail est réalisé par deux types de techniciens du dégivrage, ceux en nacelles ouvertes et ceux en nacelles fermées. En pleine saison, il y a jusqu’à 125 techniciens du dégivrage actifs, avec en moyenne douze techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes et huit techniciens du dégivrage affectés en nacelles fermées sur les quarts de travail de jour. Ces techniciens du dégivrage ont tous été formés théoriquement durant 40h, suivis d’une formation pratique d’environ 40h également. Ces techniciens du dégivrage réalisent d’autres activités de travail que celle du dégivrage d’avions (e.g. : entretien des camions de dégivrage). Dans notre cas d’étude, nous nous intéresserons seulement au travail des techniciens du dégivrage dans la nacelle au moment du dégivrage d’avions.
1.3.3 Environnement de travail
Nous avons réalisé une revue sommaire de la littérature, centrée sur les facteurs environnementaux physiques influençant la performance au travail des techniciens du dégivrage, détaillée dans les parties suivantes (Voir 1.3.3.1 à 1.3.3.5).
1.3.3.1 Exposition aux liquides dégivrants/antigivrants
Une étude de (Morinière et al., 2014) a mis en avant le danger pour la santé des techniciens du dégivrage quant à l’exposition à la solution dégivrante à base de glycol. Ces propos relèvent le fait que ces solutions n’étaient pas dangereuses au niveau cutané. Une information, appuyée par un rapport au United Nations Environment Program, à l’International Labour Organization, et la World Health Organization de (Gomes, Liteplo, & Meek, 2002), indique que la seule pathologie liée à l’exposition cutanée était l'irritation temporaire de la peau. (Morinière et al., 2014) notent cependant le besoin d’étudier plus en détails les risques d’ingestion et d’inhalation de ces solutions par les vapeurs, notamment.
1.3.3.2 Niveau sonore élevé
Les techniciens du dégivrage sont exposés de façon prolongée à de multiples sources de bruit. En effet, lors de l’activité de dégivrage, la plupart du temps les moteurs des avions sont en fonctionnement, et ces travailleurs sont également à proximité des pistes de décollage de l’aéroport. Or, à ce moment précis, les moteurs d’avions sont d’importantes sources de bruit pouvant atteindre un niveau sonore d’environ 120db(A) à 300m du lieu de décollage. Au Québec, la limite d’exposition admissible au bruit est de 90db(A), pour une durée maximale de 8h (Martin, Deshaies, & Poulin, 2015). Les expositions prolongées à ces niveaux sonores élevés peuvent avoir des conséquences physiologiques majeures, autant psychologiques que physiques. Concernant les dommages physiques, des niveaux sonores élevés peuvent provoquer l’apparition d’acouphènes, des pertes d’audition ou encore des effets cardiovasculaires comme l’hypertension (Levak, Horvat, & Domitrovié, 2008).
1.3.3.3 Niveaux d’éclairage insuffisants
Comme défini par le Centre canadien d’hygiène et de sécurité du travail (CCHST), un niveau d’éclairage insatisfaisant peut être causé par une lumière insuffisante, par des éblouissements ou des contrastes inappropriés. De plus, de mauvais éclairages peuvent engendrer une mauvaise estimation de la position ou de la vitesse d’un objet, constituant un risque d’accident (Centre canadien d'hygiène et de sécurité au travail, 2013). Ce risque est particulièrement présent pour les activités de dégivrage lors notamment du déplacement de la nacelle ou du camion. En outre, un mauvais éclairage peut également nuire à la qualité du travail exigeant de la précision, comme c’est le cas lors du dégivrage d’avions. Enfin, pour la santé des travailleurs, des risques de lésions ou de fatigue oculaire peuvent également apparaître (CCHST, 2013).
1.3.3.4 Refroidissement éolien
Afin de mesurer l’exposition aux conditions météorologiques des techniciens lors du dégivrage en nacelles ouvertes, plusieurs variables peuvent être mesurées telles que la température extérieure, l’humidité extérieure, la vitesse du vent, les précipitations ainsi que le refroidissement éolien. Le rapport de recherche rédigé pour l’entreprise partenaire (Nadeau, Le Floch, Morency, & Landau, 2017), présente la littérature émise sur le sujet par le gouvernement canadien. En effet (Environnement Canada, 2014) définit l’indice du refroidissement éolien comme la combinaison de la variable de température extérieure avec celle de la vitesse du vent. D’après un document rédigé par la (Commission des normes, de l'équité, de la santé et de la sécurité du travail, 2011), six niveaux de risques ont été identifiés, présentant les dangers du risque éolien pour la santé des travailleurs dans ces conditions et les actions à mener pour prévenir ces risques. Pour les activités de dégivrage, les niveaux 1 (entre 0 et -9°C) et 2 (entre -10°C et -27°C) semblent les plus pertinents à prendre en compte. Ce même document présente les limites d’exposition admissibles du refroidissement éolien avec la température (par saut de 5°C) en fonction de la vitesse du vent (par saut de 5 km/h) pour 4h d’exposition (Voir ANNEXE V, Figure-A V-1). Nous notons que ces documents ne mesurent pas l’importance de l’effet de l’humidité dans l’air sur le refroidissement éolien. Pourtant, les
techniciens du dégivrage sont dans un environnement très humide avec les vapeurs des liquides dégivrants et antigivrants. Ils sont également tenus de toucher à main nue des surfaces froides et mouillées. Enfin, ils sont également exposés à des précipitations telles que de la neige ou de la pluie par exemple. D’un point de vue purement physiologique (Bruder, 1994) montre qu’il y a un effet cumulatif du facteur de stress du froid seul sur un travail musculaire léger actif, et donc cela induit un effet sur la fatigue et la durée de récupération au travail.
1.3.3.5 Vibrations
Comme présenté par (CCHST, 2016), les vibrations sont des phénomènes complexes, car elles comprennent un grand nombre de fréquences, se diffusent dans plusieurs directions, avec des amplitudes variables et changent au fil du temps. L’exposition de l’humain aux vibrations est classée en deux sous-catégories, telles que les vibrations main-bras et les vibrations globales du corps. L’évaluation de l’exposition des personnes aux vibrations est réalisée en prenant en compte l’amplitude de l’accélération pondérée en fonction de la durée d’exposition, et est exprimée en m/s². D’une part, un document rédigé par l’IRSST (Marcotte, 2014) indique que les vibrations sont transmises au corps humain par la colonne vertébrale en position assise, ou par les pieds en position debout. Ce même document fournit des indications quant aux vibrations émises selon les types de machines vibrantes. En effet, le niveau vibratoire des tombereaux rigides induit sur le corps complet (au 25ème et 75ème percentile) est compris approximativement entre 0,7m/s² et 1,1m/s². Au Canada, étant donné qu’il n’existe pas de règlementation officielle concernant l’exposition aux vibrations, les valeurs limites d’exposition aux vibrations sur le corps entier sont basées sur celles proposées par la norme (ISO 2631-1, 1997). Lors d’une exposition aux vibrations pendant 8h de travail, comme c’est le cas des techniciens du dégivrage, la valeur de seuil d’actions de prévention est de 0,5 m/s². De plus, cette même norme met en avant la valeur de 0,9 m/s² comme étant le seuil à partir duquel la relation de cause à effet entre les vibrations sur la santé des travailleurs sont probantes. D’autre part, les vibrations sont transmises à la main et au bras par la paume et les doigts (Marcotte, 2014). En raison d’absence de règlementation officielle au Canada sur cette question, l’organisme (CCHST, 2016) indique que la règlementation de référence est celle
recommandée par la norme (ISO 5349-1, 2002). Cette norme précise que pour une durée d’exposition de 8h, le seuil d’action d’exposition journalière est de 2,5m/s² et la limite absolue d’exposition journalière à ne pas dépasser est de 5,0m/s². Dans le document rédigé par (CCHST, 2016), ce dernier nous rappelle que la sensibilité aux effets de l’exposition aux vibrations peut varier d’une personne à l’autre. La norme (ISO 2631-1, 1997) précise un certain nombre d’effets de ces vibrations sur le corps humain. Cette norme a notamment traduit les différents niveaux d’inconforts en termes d’accélération équivalente. De plus, les vibrations peuvent avoir des conséquences pathologiques plus graves comme par exemple des déplacements vertébraux, la prise de mauvaises postures ou encore l’aggravation de lésions préexistantes. D’un point de vue purement physiologique (Bruder, 1994) montre qu’il y a un effet cumulatif du facteur de stress des vibrations seul sur un travail musculaire, et donc cela induit un effet sur la fatigue et la durée de récupération au travail.
1.3.3.6 Les équipements de protections individuelles et outils de travail
Les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes doivent obligatoirement porter certains équipements de protection individuelle (ÉPI) (e.g. : harnais de sécurité et casque de protection auditif). L’entreprise de dégivrage met également à disposition des équipements supplémentaires, que les techniciens du dégivrage ont le choix d’utiliser ou non, selon leurs besoins (Voir ANNEXE VI, Tableau-A VI-1). De plus, les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes utilisent des buses d’aspersion de liquide dégivrant et antigivrant avec des caractéristiques techniques précises (Voir ANNEXE VI).
1.3.4 Facteurs de stress technologiques
(Green, 2008) s’est appuyé sur une échelle déterminant la taille des avions « Table 2 Modified GAATA Survey Aircraft Scale index ». Cette dernière repose sur la capacité des sièges dans l’aviation civile. Il a démontré que les plus petits avions sont les plus concernés par la majorité des accidents. Mais ce chiffre doit être pris avec précaution, car il ne distingue pas les accidents en vol de ceux au sol. Il ne distingue pas non plus la taille des aéroports étudiés, alors que bon nombre d’aéroports de petite ou de moyenne taille selon la classification de (Aventin et al.,
2015) ont beaucoup moins de moyens et de procédures standardisées permettant de limiter l’erreur humaine, que les aéroports plus importants. D’ailleurs (Aventin et al., 2015) ont réalisé une étude statistique des accidents et incidents d’avions relatifs aux procédures de dégivrage/antigivrage au sol rapportés dans la base de données CADORS entre 2009 et 2014. Cette étude a permis de déduire que les avions plus petits sont les plus souvent impliqués dans des accidents dont les causes sont attribuées à des procédures de dégivrage/antigivrage inadéquates : en effet 63% de ces accidents ont impliqué des avions ayant moins de 22 sièges et 32% des avions ayant moins de 80 sièges. De plus, dans son mémoire (Torres , 2014) a réalisé une identification des situations dangereuses dans le dégivrage en nacelles ouvertes. Ce dernier a notamment identifié la tâche de contrôle spécial au sol, soit la tâche de contrôle de la qualité du dégivrage des ailes, des roues et des volets des avions depuis le sol, comme étant une situation dangereuse. Cette tâche n’est réalisée que sur certains types d’avions, dont les moteurs sont situés à l’arrière. En effet, dans le travail qui leur est prescrit, les techniciens du dégivrage doivent respecter strictement les procédures de déplacements autour de l’avion et à une certaine distance des moteurs en marche.
1.4 La charge de travail et l’astreinte
Comme présenté par (Spérandio, 1984), la charge de travail est caractérisée par une composante physique et cognitive. La charge de travail fait référence aux exigences d’un travail donné, soumis aux facteurs de stress combinés. La charge de travail n’est pas dépendante des caractéristiques individuelles des travailleurs. Cependant ces caractéristiques individuelles, sont prises en compte dans l’astreinte. En effet, les participants entre eux ne sont pas égaux face à une même charge de travail. Or, lorsque la charge de travail et les facteurs de stress exogènes au système de travail sont trop importants, par rapport à l’astreinte individuelle, le travailleur atteint un état de fatigue.
1.5 Les symptômes de fatigue
Comme présentée par (Helbig & Rohmert, 2011) la fatigue n’est pas directement mesurable, mais ce sont les symptômes de la fatigue qui le sont. Ces symptômes de fatigue peuvent être divisés en trois catégories telles que :
• Symptômes physiologiques ; • Symptômes comportementaux ; • Symptômes psychophysiques.
Au moment du travail, ces trois symptômes peuvent apparaître à différents moments. Dans la littérature, seuls les symptômes de fatigue physiologiques et psychophysiques ont été étudiés auprès des techniciens du dégivrage.
1.5.1 Symptômes de fatigue physiologiques
Centrés spécifiquement sur l’activité de dégivrage d’avions, les travaux analytiques de (Ayache, Morency, & Nadeau, 2013) ont proposé un protocole de travail dans le but de mesurer le niveau de fatigue générale des techniciens du dégivrage d’avions, sur les aspects physiques et cognitifs. (Ayache et al., 2013) concluent que les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes, peuvent ressentir une plus grande fatigue physique que mentale. (Helbig & Rohmert, 2011) précisent également que les symptômes de fatigue physiologique peuvent être interprétés par les diminutions des fonctions de certains organes ou du corps humain en entier, et peuvent apparaître en premier. Nous allons donc présenter en détails les méthodes d’identification des symptômes de fatigue physiologiques observables tout d’abord concernant la fatigue cardiaque et ensuite la fatigue musculaire et biomécanique, lors de l’activité de dégivrage en nacelles ouvertes.
1.5.1.1 Limites d’astreinte cardiaque
Dans la littérature, l’une des méthodes les plus répandues pour évaluer la contrainte physique sur les études de terrain est la surveillance de la fréquence cardiaque (FC). En effet, comme
présentée initialement par (Mueller, 1950), mais reprise par bon nombre d’autres chercheurs depuis, comme (Meyer, 1996) par exemple, l’étude de la fréquence cardiaque est reconnue dans l’évaluation de la fatigue. Cependant, cette variable peut être affectée par d’autres facteurs de stress tels que la température, le stress mental, la déshydratation ou encore les caractéristiques individuelles des participants étudiés (Voir 1.3). Différentes méthodes d’analyses des symptômes de fatigue sur le signal cardiaque ont été relevées et présentées selon l’amplitude du signal cardiaque, la durée et la fréquence d’apparition des tâches ou encore la variabilité cardiaque.
1.5.1.1.1 Méthode d’analyse selon l’amplitude du signal cardiaque
(Malchaire, 1988) présente une méthodologie d’interprétation des enregistrements de la fréquence cardiaque au travail. Cette méthodologie sera complétée notamment par les travaux de (Meyer, 1996), complétant la méthode d’analyse de la fréquence cardiaque selon l’astreinte cardiaque en vue de réduire la charge physique du travail. Dans un premier temps, il s’agit de réaliser une observation chronométrée du travail sur plusieurs participants afin de faciliter la recherche des périodes à étudier en situant les tâches les plus contraignantes en fonction de la fréquence cardiaque au court du temps. Cependant, comme précisé par (Rohmert et al., 1973), il faut également tenir compte du fait que cette variable puisse être affectée par d’autres facteurs de stress que l’activité physique telle que la température, le stress mental ou encore les caractéristiques individuelles des participants. Pour ce faire (Luczak & Rohmert, 1976) recommandent de ne pas analyser les premières minutes de mesures physiologiques afin d’écarter les réactions d’adaptation émotionnelle des personnes testées. Dans un deuxième temps (Meyer, 1996) suggère de s’appuyer sur la méthodologie d’interprétation des enregistrements continus de la fréquence cardiaque au travail, proposée par (Malchaire, 1988). Il s’agit de définir l’astreinte cardiaque par tâche selon le coût cardiaque absolu (CCAtâche) à partir de la fréquence cardiaque par tâche (FCtâche) et la fréquence cardiaque de repos (FCrepos) des participants, telle que présentée dans l’équation (1.1) :
Puis, il s’agit de faire la moyenne des valeurs recueillies sur l’ensemble des périodes d’apparition de la tâche, avant de la comparer aux limites cardiaques acceptables proposées par (Frimat, Chamoux, De Gaudemaris, Cantinaux, & Amphoux, 1989). Ces derniers précisent que, dans le cas d’un travail continu et régulier, le coût cardiaque maximal d’une journée de travail est de 30 battements par minute (bpm) au-dessus de la fréquence cardiaque de repos. Enfin (Meyer, 1996) rappelle l’importance de faire la moyenne des valeurs recueillies sur l’ensemble des participants avant de conclure sur la difficulté de la tâche ou sur la nécessité de réaménagement d’un poste de travail pénible. La validation des améliorations apportées sera d’autant plus significative lors de la comparaison des coûts cardiaques avant et après lesdites améliorations.
Nous avons également recherché, dans la littérature, l’utilisation de ce type de méthodologie d’analyse de la fréquence cardiaque à des situations de travail qui se rapprochaient au mieux de celles des techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes. Pour cela, nous avons étudié les travaux de (Gonthier et al., 1985), centrés sur une étude expérimentale de sapeurs-pompiers. Le travail de pompier en intervention, lors de l’activité de lutte incendie, est similaire à celui de techniciens du dégivrage d’avions en nacelles ouvertes, surtout lors de l’aspersion de liquide par des systèmes de buses similaires entre les deux corps de métier. Bien sûr, il existe des différences notoires, car ces travailleurs ne sont pas soumis aux mêmes facteurs de stress exogènes tels que la charge thermique par exemple. (Gonthier et al., 1985) ont étudié la charge physique des sapeurs-pompiers professionnels par enregistrements de la fréquence cardiaque sur 24 heures. Pour cela, les chercheurs ont comparé les résultats de la fréquence cardiaque mesurée sur des pompiers soumis à des tests d’efforts d’intensité connue en laboratoire, comparé aux mesures cardiaques obtenues lors d’exercices factices, réalisés dans un environnement chaud (lutte incendie et sauvetage d’une victime). Pour cela, ils se sont appuyés sur la méthodologie présentée précédemment, à savoir la comparaison de l’amplitude du signal cardiaque ou le coût cardiaque, en fonction d’un seuil de référence, comparables à ceux de (Frimat et al., 1989). Les résultats ont montré que les niveaux de travail peuvent être qualifiés de « durs » et de « très durs », mais ces résultats sont probablement sous-estimés comparés à
ceux qui seraient obtenus lors d’une intervention réelle sur un incendie avec une charge thermique et psychique plus importante.
1.5.1.1.2 Méthodes d’analyses selon la durée et la fréquence d’apparition de la tâche Une autre méthode, complémentaire à la précédente, peut être réalisée à partir des données cardiaques synchronisées avec les observations de l’activité de travail étudiée, telle que présentée précédemment dans la première partie de la méthodologie de (Meyer, 1996). Nous avons adapté à notre étude une méthodologie d’analyse du signal cardiaque semblable à celle utilisée par (Schlick, Bruder, & Luczak, 2010). D’après eux, la fréquence cardiaque au repos varie considérablement d’une personne à une autre (entre 40 à 100 bpm). Pour limiter ces effets interpersonnels et pour étudier les effets de la charge de travail sur la fréquence cardiaque, ces chercheurs ne se sont pas basés seulement sur la fréquence cardiaque absolue, comme dans l’étude précédente (Frimat et al., 1989). (Schlick et al., 2010) ont cherché à déterminer la fréquence cardiaque de travail, soit l’augmentation cardiaque par rapport à la valeur de repos, due à une activité de travail. Pour déterminer une valeur approximative de la fréquence cardiaque au repos, ils ont calculé une moyenne de la fréquence cardiaque en position allongée, en position assise ou debout. De plus, ces derniers indiquent dans leurs travaux que la fréquence cardiaque atteint rapidement la limite supérieure sous forme d’asymptote, aussi appelé « effet plateau » par (Trudeau & Bouchard, 2006). Pour déterminer cette limite (Schlick et al., 2010) cumulent à la fréquence cardiaque de repos mesurée précédemment, + 40bpm si elle a été mesurée en position allongée, + 35bpm si celle-ci a été mesurée en position assise, et + 30bpm si elle a été mesurée en position debout. En effet, lorsque la fréquence cardiaque dépasse cette limite, la réponse physiologique de l’individu est un symptôme d’une fatigue aigüe à court terme. Or, si cette limite d’endurance est trop fréquemment et trop longtemps dépassée, il y a une augmentation de la fatigue du travailleur pendant toute la durée de l’activité, se traduisant par l’augmentation du nombre de pulsations par minute, et ce jusqu’à ce que la phase de récupération soit atteinte. Cependant (Schlick et al., 2010) précisent que la limite au repos et la limite d’endurance ne sont que des valeurs indicatrices, car la fréquence cardiaque est dépendante de multiples facteurs présentés précédemment. Enfin, par la suite, à partir d’un signal cardiaque continu et de la limite
d’endurance, il est possible d’identifier les périodes de travail pendant lesquelles cette limite est dépassée, et ainsi cibler les causes de fatigue pour ces travailleurs. Les études présentées ci-dessus s’appuient sur l’amplitude du signal cardiaque pour mesurer l’astreinte cardiaque ainsi que la durée de la tâche. Cependant, d’autres chercheurs s’appuient sur la variabilité de la fréquence du signal.
1.5.1.1.3 Méthodes d’analyses selon la variabilité cardiaque
Les travaux de (Rohmert et al., 1973) ont été réalisés à partir d’analyses sur des données obtenues en laboratoire ainsi qu’expérimentalement dans le milieu du travail. Ces chercheurs observent notamment le phénomène appelé plus tard « l’effet plateau » par (Trudeau & Bouchard, 2006) comme détaillé précédemment. Selon (Rohmert et al., 1973), la fréquence cardiaque est un indice plus ou moins approprié pour évaluer la fatigue physiologique, mais l’indice de la variabilité de la fréquence cardiaque (∆FC), soit l’amplitude de variation de la durée entre deux mesures successives, serait plus adaptée, car elle dépend principalement de la charge de travail et des facteurs de stress. La variabilité de la fréquence cardiaque n’est donc pas une nouvelle mesure, mais un paramètre supplémentaire en corrélation avec la fréquence cardiaque. La variabilité de la fréquence cardiaque est le résultat d’une superposition de différents facteurs physiologiques et psychologiques. De plus (Rohmert et al., 1973) ont établi une corrélation entre la variabilité de la fréquence cardiaque et la charge de travail qui semble plus importante dans des travaux d’ordre physiques que ceux d’ordre non-physiques. Afin d’approfondir l’analyse des effets des différents facteurs de stress sur la variabilité de la fréquence cardiaque (Luczak, Philipp, & Rohmert, 1980) ont réalisé une synthèse des études menées précédemment sur le sujet. Le but précis de cette étude est d’améliorer l’utilisation de cet indice physiologique dans l’évaluation des situations de travail. Les auteurs ont cherché à décomposer le signal cardiaque selon la variabilité de la durée entre deux battements cardiaques (unités en Hz). Tout d’abord, les auteurs indiquent que les fréquences du battement cardiaque (entre 0 et 0,5 Hz) peuvent donner une indication globale sur la teneur de l’activité du participant (repos, efforts physiques plus ou moins intenses, facteurs environnementaux, etc.). Mais lorsque la fréquence du battement cardiaque est entre 0,5x10-1 et 0,5 Hz, les participants sont dans la zone dite de « variabilité de la fréquence cardiaque ». Dans cet état,
le signal cardiaque est difficile à analyser, car il présente beaucoup de « bruit ». En effet, il y a une superposition des effets sur la variabilité cardiaque, et comme l’indique (Rohmert et al., 1973) il est très difficile d’interpréter les changements de la variabilité de la fréquence cardiaque provoqués par l’influence de différents facteurs. Les auteurs (Luczak et al., 1980) ont également démontré que lorsque la charge de travail augmente, la fréquence cardiaque augmente à son tour, et la variabilité de la durée entre deux battements cardiaques tend à diminuer. De plus, la fréquence cardiaque est fonction de la durée de la tâche, mais indépendante de la difficulté de la tâche, à l’inverse de la variabilité de la fréquence cardiaque qui diminue lorsque la difficulté et la vitesse d’exécution de la tâche augmentent.
1.5.1.2 Définir les limites de l’activité musculaire et biomécanique
D’autres méthodes ont été spécifiquement utilisées aux travaux de dégivrage afin de comparer les niveaux de consommations énergétiques entre eux, tels que le montrent les travaux de (Torres et al., 2016). Ces derniers ont comparé d’un point de vue énergétique (ISO, 2004) les travaux de dégivrage en nacelles ouvertes avec ceux réalisés en nacelles fermées. Les résultats de (Torres et al., 2016) montrent que le taux métabolique moyen de l’activité de dégivrage en nacelles fermées était considéré comme « faible », soit 100 W/m2, et celui en nacelles ouvertes de « modéré », avec 162 W/m2. L’ensemble de ces résultats justifie que la situation la plus problématique dans le travail de dégivrage au sol concerne principalement les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes. En se centrant sur les techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes seulement (Landau et al., 2017) ont réalisé une étude du temps de leurs activités et déterminé les conséquences ergonomiques de leurs mouvements. Pour cela, cette étude a relevé 1 039 tâches enregistrées sur les vidéos de 11 techniciens du dégivrage en nacelles ouvertes en activité pendant la saison hivernale 2016-2017. Ensuite, en calculant le taux énergétique requis par tâches selon les postures typiques et la durée de chaque tâche, le résultat démontre de grands écarts entre les participants (entre 4kJ/min et 13 kJ/min). Ceci peut être expliqué par d’importantes variations entre le niveau d’expérience des participants, ou encore l’influence des conditions météorologiques sur la densité du trafic aérien. Cela dit, il a été observé dans l’étude biomécanique de (Nadeau, Salmanzadeh, Ahmadi, & Landau, 2018) que l’activité de
dégivrage en nacelles ouvertes impose aux travailleurs d’adopter certaines postures aux limites ou en dehors des zones d’atteintes, lorsque notamment les membres supérieurs sont en extension. De plus, les résultats de l’étude précédemment citée de (Torres et al., 2016) montrent que pour l’ensemble des participants masculins, la consommation énergétique du travail est qualifiée de « faible » à « modérée ». Cependant, pour l’un des deux participants féminins étudiés par (Landau et al., 2017), la consommation énergétique était proche de la limite supérieure connue. Ce qui démontre que dans certaines conditions de travail, il serait nécessaire d’effectuer un réaménagement du poste de travail.
1.5.2 Symptômes de fatigue psychophysiques
Ces symptômes de fatigue sont, d’après (Helbig & Rohmert, 2011), l’interprétation de l’individu de l’augmentation ou d’une diminution de la fatigue ressentie selon l’intensité, la durée et la composition des facteurs de stress. (Torres et al., 2016) se sont particulièrement intéressés aux symptômes de fatigue psychophysiques des techniciens du dégivrage d’avions. Pour cela, ils ont déterminé les méthodes d’évaluation qualitative de la fatigue avec l’outil Samn-Perelli fatigue scale, ou encore d’évaluation de la charge de travail avec l’outil NASA-TLX. (Torres et al., 2016) ont intégré les résultats obtenus de ces méthodes d’évaluation à partir de 20 participants volontaires travaillant dans une entreprise de dégivrage d’avions. Les résultats de cette étude montrent que le niveau de fatigue et la charge de travail perçue physiquement en nacelles ouvertes étaient supérieurs à ceux mesurés en nacelles fermées. Ces derniers ont également comparé différents niveaux de fatigue ressentie selon les différentes organisations des journées de travail des techniciens du dégivrage. Les résultats montrent que le niveau de fatigue ressentie est plus important à la fin de leur journée de travail qu’au début de celle-ci. De plus, il semblerait que les travailleurs du quart de travail du soir soient plus fatigués que ceux travaillant le matin. (Torres et al., 2016) expliquent ce résultat par le fait que les journées de travail des travailleurs du soir soient généralement plus longues (12,8h en moyenne) que les journées de travail du matin (10,5h en moyenne).
1.6 Estimer la durée de récupération
D’après (Helbig & Rohmert, 2011), lors d’études ergonomiques, il est nécessaire de considérer la période de travail la plus intense. En effet, cette étude permet d’identifier les périodes de fatigue au-dessus de la limite d’endurance, et de déterminer le temps de récupération nécessaire. Les travaux de (Wu, Hsu, & Chen, 2005) ont eu pour but de déterminer le temps de repos nécessaire des participants après avoir atteint leur limite physique selon l’évolution des variables cardiaques et respiratoires. Cette étude a été menée auprès de 24 volontaires âgés de 20 à 30 ans réalisant un exercice sur un vélo ergonomique, d’intensité élevée et connue, pendant quelques minutes et en faisant travailler exclusivement les muscles jambiers. Les participants ont été regroupés selon leur indice de capacité cardio-respiratoire. D’après le test, les chercheurs constatent qu’après avoir atteint sa limite maximum, la fréquence cardiaque et le volume d’oxygène consommé (VO2), diminue rapidement durant les premières 3 ou 4 minutes de repos puis diminuent graduellement jusqu’à rejoindre leurs valeurs initiales. Dans ce contexte, selon eux, il serait plus efficace de travailler moins longtemps avec des pauses plus courtes et plus fréquentes que de travailler jusqu’à atteindre sa limite physique et prendre une longue pause moins fréquente. De plus, il semblerait que la variable de la fréquence cardiaque tend à prendre plus de temps à revenir à son état d’origine que la variable du VO2. Ensuite (Chen & Lee, 1998) ont réalisé une étude afin de développer une équation simplifiée (1.2) du coût de récupération cardiaque initialement proposé par (Terrace et al., 2006), avec T le temps de récupération cardiaque et ∆FC l’augmentation cardiaque, mesurée à partir de la fréquence cardiaque au repos :
Coût de récupération cardiaque = (∆ (∆ )) (1.2)
Pour développer ce modèle, ils ont recruté sept participants sains de 24 à 37 ans pour réaliser des tâches combinées en dynamique et en statique, d’intensité connue et variable. Le temps de repos nécessaire pour retrouver le niveau initial était mesuré sitôt après l’effort physique et en position assise et immobile. Les résultats de cette étude nous montrent qu’aucune augmentation de la fréquence cardiaque ou du coût de récupération cardiaque ne peut complètement évaluer
